价格预言机：一种不可或缺的基础设施

概述

伴随着去中心化金融生态环境在过去一年中的发展和近期积极的市场动向，我们观察到，最近三个月以来，市场正由中心化金融体系向去中心化金融转变。

然而，距离去中心化金融最终达到革新传统金融，并使其更加高效和透明之路仍然漫长，预言机问题是阻碍去中心化金融发展的障碍之一。

价格预言机：一种不可或缺的基础设施

去中心化应用（DApps）无法直接与链下数据发生交互从而进行应用创新，是区块链世界的核心问题之一。价格预言机的出现或可解决这一问题，从而推进去中心化金融体系的发展。价格预言机是连接链上世界和链下世界的接口。

若没有价格预言机，区块链本身将难以和非区块链世界进行通信交互，进而限制其应用和创新的潜力，这是价格预言机存在的重要意义。

现有的主流去中心金融服务平台（如 MakerDao、Compound、dYdX 等）对预言机有较强的依赖，这些去中心化金融服务平台需要从预言机处获取稳定可信的数据。因此，预言机是去中心化金融体系中一种不可或缺的基础设施。

风险

去中心化金融与传统金融具有很大的差异性，包括以下几点。

难以进行风险管理

在传统金融中，无论是投资、交易，亦或是持有头寸，风险总是被优先考虑的。

可量化的风险指标能够帮助市场参与者做出相对正确的决定。但在去中心化金融领域，我们很难进行风险分析，更难以对特定产品进行风险因素的量化计算。换言之，在当前市场环境下，市场参与者无法完全理解去中心化金融的风险，也无法进行风险对冲。

区块链的时间不是连续的，而是以区块计时

在链下世界中，时间是一个连续性指标，市场有基于连续时间的价格发现机制。因此，中心化市场的价格发现较去中心化市场更为高效。然而，链上的最小时间单位是一个区块。

由于时间结构的不同，我们认为去中心化金融不应使用与中心化金融相同的价格发现机制。去中心化金融应当发挥其独特的优势，但目前的去中心化金融市场是建立在中心化思想之上的。

现有的自动做市商（AMMs）依赖套利者维持价格准确性

传统金融市场经过长期发展已经变得相对高效，套利机会十分难得。然而，当前基于自动化做市场的去中心化交易所高度依赖套利行为达到价格准确，使其基础设施相对不完善。

风险资产的流动性提供者（LPs）无法获得足够的风险补偿

摩擦成本（如手续费和延迟成本）在传统金融中是不可忽视的，这些摩擦成本在去中心化金融中依然存在，流动性提供者难以获得足够的补偿以弥补这些摩擦成本带来的损失。

考虑到以上因素，我们认为区块链基础结构，尤其是预言机体系，应该遵从以下设计原则。

能够进行风险量化；

使用区块做为最小时间单位，而非使用连续时间；

能够不依靠套利行为运行；

对流动性提供者的延迟、手续费等摩擦成本进行补偿。

预言机

预言机是去中心世界重要的组成部分，其功能在于连接链上世界和链下世界数据，并为这些数据赋予价值。

如下图所示，在 2020 年 5 月 1 日至 2020 年 9 月 1 日间，Chainlink （一个预言机项目）的 30 日滚动 Gas 消耗上升了 32.2 倍，与此同时，全网平均 Gas 消耗仅上升 26.9 倍。

Chainlink 和全网平均 30 日滚动 Gas 消耗，来源：ETH Gas Station

Chainlink 和 NEST Protocol （另一个预言机项目）在 2020 年 9 月 1 日进入以太坊全网 Gas 消耗前十名，分别位列第五名和第七名。Chainlink 于同年 5 月 1 日仅排第十一名，而 NEST Protocol 则并未进入榜单。

以太坊 gas 消耗分布，来源：ETH Gas Station

Gas 消耗分布同时显示，NEST Protocol 和 Chainlink 是以太坊 Gas 消耗量榜单前十中仅有的非去中心化交易所（DEX）项目（除 Tether USD 和 SmartWay Forsage 外，其中 SmartWay Forsage 是一个庞氏骗局）。

不同于流动性挖矿疯狂的年化收益率，预言机项目更加脚踏实地，尤其是 NEST Protocol。Google 搜索指数显示，预言机关键词在过去 90 天中有 80% 的时间搜索热度为 0。相对于去中心金融近期的发展，这种冷清意味着预言机板块还有很大的发展空间。

Google 搜索热度对比：defi 和预言机，来源：Google Trend

预言机概论

预言机板块大体上可分为两类，即中心化预言机和去中心化预言机。其中，Coinbase 预言机是中心化预言机的代表。该预言机使用 Coinbase Pro 交易 API 作为价格数据来源，并剔除异常的数据。去中心化金融项目可以使用 Coinbase 预言机，并使用公钥进行来源验证。尽管中心化预言机是一种数据上链的简单解决方案，但出于安全考虑，多数去中心化金融项目并未使用这类预言机。其原因在于，攻击者可恶意操作这类预言机的单一数据来源，将其向全网进行广播，进而影响依赖于这些预言机的去中心化协议。

去中心化预言机则被去中心化金融生态广泛接受，借贷和衍生品平台是去中心预言机的使用大户。

不同预言机承载的锁仓量（TVL），来源：DeFi Pulse

本章主要分析四个去中心化预言机项目，分别为 Chainlink、NEST Protocol、Band Protocol 和 Tellor。这四个预言机遵从不同的设计原则，并拥有不同的去中心化程度。

Chainlink 为 55 个交易对提供喂价，其中包括 30 个法币交易对。截止 2020 年 9 月 14 日，超过 23 亿美金的锁仓资金依赖（或部分依赖）于 Chainlink。

Band Protocol 旨在向多个公链（包括以太坊、Polkadot 和 Cosmos）提供喂价服务。除数字资产外，Band Protocol 还可通过 API 和定制化脚本连接各类可信数据源，如天气、彩票和失业率等。

Tellor 将传统的工作量证明机制和质押（Staking）概念结合以保证数据质量。用户可使用 TRB 作为激励请求数据，智能合约会根据激励数量为矿工分配最高激励的数据申请，随后矿工进行工作量竞赛。最先完成计算的并被提交的 5 个数据之中位数将被记录于链上，并作为喂价。

总体而言，以上三者均采用下图所示的数据上链解决方案。

常规去中心化预言机的数据上链解决方案

通常情况下，链上验证需要通过交易进行投票。这一过程在网络堵塞时（或市场剧烈波动时）消耗大量的 Gas，交易失败的可能性是存在的。受限于链上数据验证需求，以上三个预言机可能会在市场失去理性时喂价失败。

不同的是，NEST Protocol 采用了一种全新的激励方法来进行去中心化数据上链过程，这一过程被称为报价挖矿。在报价挖矿中，市场参与者分为 Makers 和 Callers 两类。任何人均可支付手续费进行报价挖矿，并获得 NEST 通证。若报价与市场价格不符，挑战者可进行双倍质押，更新价格并获利。

当前，每一个去中心化金融项目都将传统金融体系的一个模块放在智能合约上运行，其中借贷模块是总锁仓量最高的。然而，根据 CoinGecko 数据计算，前 100 数字资产项目总市值约为 3,280 亿美金，其中有 22% 的市值尚未有去中心化预言机喂价。

不同 DeFi 功能模块总锁仓量，来源：DeFi Pulse

去中心金融体系建设的初衷之一便是无歧视，其应避免仅向那些流动性极为丰富的通证提供服务，而不向小市值通证提供借贷。然而，在没有适当经济激励的情况下，即使去中心化预言机也无法同时满足数百个交易对的喂价需求。

去中心化金融生态不应固定其预言机报价资产的种类，哪些资产可以获得报价应当由社区决定。然而，长尾资产的报价往往容易被攻击。对于恶意报价者的惩罚仅限于其于预言机系统中质押的资产，并远低于依靠该预言机的资产总量，从而使恶意报价者有利可图。NEST Protocol 则使恶意报价难以进行。若在 NEST Protocol 进行恶意报价，除非该报价者持续进行双倍质押维持报价，否则便会暴露出很大的套利空间。对资产的恶意报价成本在一小时内便会超过当前 ETH 的总供给量，因此，NEST Protocol 是具有抵抗恶意报价功能的。

喂价对比

预言机的主要职责之一是喂价。下图为当前预言机支持数字资产喂价的市值。

当前预言机支持数字资产喂价的市值，来源：CoinGecko

Chainlink 节点需抵押 LINK 通证方可进行数据上传。尽管官方称任何组织或个人均可运行 Chainlink 节点，但 Reference Data Feed 体系当前仍然需要经过批准，具有较高的中心化程度。Chainlink 的 ETH-USD 交易对喂价当前有 21 个信任节点，其喂价频率为 0.5% 价格变动。

在 Tellor 中，用户可使用 TRB 激励进行喂价申请，5 个最先完成工作量竞赛的价格将被取中位数，同时用户可以在一天内对价格进行争议。

NEST Protocol 运行矿工通过质押报价交易对通证的方法进行报价。例如，同时质押 10 个 ETH 和 3,800 个 USDT 意味着该矿工对 ETH 的报价为 $380/ETH。当报价不正确时，套利者可以在 25 个区块内（当前约 5 分钟），对报价矿工的质押的任意一边通证进行买入，从而进行价格修正。

若在 25 个区块内，报价未被挑战，则意味着该报价无法被套利；该报价将被 NEST Protocol 下游 DeFi 应用使用。在其它预言机中并无类似的验证过程，因此，其它预言机无法保证其报价无法被套利。

此外，NEST Protocol 可以达到每个区块均有报价。因链上时间由区块组成，故该报价效率即是最高效率。

不同去中心化预言机的喂价对比

独特的风险因素价值主张

价格延迟和价格偏差（波动）是引用预言机报价时必须面对的风险因素。网络拥塞、缺乏喂价等等因素会导致价格延迟，从而导致价格偏离。这两个风险因素极大影响依赖预言机喂价的 DeFi 协议的整体表现。

由于链下采用连续时间计时，而链上采用离散的区块计时，链上报价的延时与偏离无法被完美消除。尽管如此，却可尝试对两风险因素进行量化，进一步探索 DeFi 生态更多可能性。

作为链上和链外数据之间的桥梁，预言机的重要性不言而喻。但由于预言机设计及区块链本身问题，通过预言机资产价格从链下被传导至链上后，与链下价格存在差异。且延时越长，波动越大则价格差异越大。

事实上，在资产价格从链下传导至链上的过程中将产生三个差异较小的价格：交易所报价、预言机理论喂价以及链上报价。这三者价格之间的差异背后是两个被忽视的风险因素：延时和价格波动性。

链上与链下价格偏离解释说明

延时与波动

所有预言机均存在延时情况，造成价格波动风险因素难以忽视。由于链上链下运行采用不同的时间结构（离散型区块计时与连续型计时），时间容易出现延迟，链上链下之间自然会出现价格差异。并且，当市场波动较大时，更易出现更大的价格偏差。

数据分析

本报告以 ETH/USDT 为对象比较 NEST Protocol 以及 Chainlink 预言机的报价情况。链下数据选用 Huobi Global 交易所报价。数据时间范围选取 2020 年 8 月 30 日至 9 月 16 日。

如下左图分析为 NEST Protocol 和 Chainlink 的 ETH/USDT 报价以及链下数据的情况，两个预言机所报的价格与链下数据走势分布几乎相等，只存在些微差异。如下右图为以 1440 分钟为移动窗口的移动平均价格走势图，三条曲线基本重合。

下图为预言机报价与链下价格的价差偏离分布，可见总体情况 NEST 协议（红点）的价差比 Chainlink （蓝点）的价差更小。此外价差统计分析结果显示，Chainlink 平均价差绝对值为 $0.494 是 NEST 协议平均价差（$-0.016）绝对值的 31 倍。相较之下，NEST 协议报价比 Chainlink 更精准。

价差偏离分析

上图显示 9 月 2 日至 6 日期间两个预言机的报价均与链下价格产生较大价差。在这一期间市场同样发生较剧烈变化：一为 ETH/USDT 价格发生明显下跌，二为 9 月 2 日以太坊网络的 gas 费用高于平常水平，达到了 480Gwei 高位。因而在一定程度上预言机报价精准受市场表现影响。

以太坊网络 Gas 费用走势图（Gwei），来源：etherscan

下图为价差的移动平均标准差（以每日 1440 分钟为移动窗口）走势图，图中显示 NEST 协议报价与链下价格的价差移动平均标准差仅为 0.21% 至 1.3%，Chainlink 则达到 0.97% 至 2.01%，高于 NEST。

移动平均标准差分析

在前面分析中不同预言机在链下价格波动较大时均产生明显价差，本报告进一步比较不同价格波动市场下预言机报价精准情况。下图为 9 月 5 日与 9 月 14 日的分析结果。其中在 9 月 5 日 Huobi Global 交易所的 ETH/USDT 价格最大值与最小值相差 $76，在同日 NEST 协议与 Chainlink 的报价与链下价格的价差均达到最大偏离。而 9 月 14 日则代表链下市场价格波动较小的市场情况。

下图显示 Chainlink 提供的报价数量（红色）明显小于 NEST 协议提供的报价。且在 9 月 14 日即市场价格波动较大的情况下尤为明显。这是由于 Chainlink 预言机自身设计导致其报价频率略低于 NEST 预言机。

2020 年 9 月 5 日、14 日 ETH/USDT 价格

Chainlink 预言机仅在两种情况下更新报价。一是链下价格波动幅度超过 0.5%，二是链下价格波动幅度在 10800 秒内一直低于 0.5%。而 NEST 协议则是允许任何矿工提供报价以赚取 NEST 通证。

这两日 NEST 协议、Chainlink 预言机报价与链下价格偏离结果如下图所示，在 9 月 5 日市场价格波动大的情况下，预言机报价产生偏离超过 $10。在 9 月 14 日市场价格波动较小的情况下，预言机报价产生的偏离小于 $5。可见链下市场价格波动加剧了预言机报价与链下价格的偏离。

2020 年 9 月 5 日、14 日价差对比分析

此外在相同市场价格波动之下，NEST 协议相比 Chainlink 能够提供更精准的报价。

通过本报告多个角度分析对比，由于 NEST Protocol 能够提供更频繁、更精准的报价，NEST Protocol 远远胜任 Chainlink 作为预言机的角色。

这意味着什么？

尽管我们看到了社区对于去中心化、创新和无差别性的努力，但当前的去中心化金融生态依然是运行在区块链上的中心化金融体系。我们认为，当前的去中心化金融体系可以被称为 DeFi 1.0。去中心化金融蓝图的一些板块，如借贷、交易、预言机等在过去数年中有了一定的早期建设。

本文展示了预言机具有更进一步去中心化和可靠性提高的空间。Chainlink 和一些其他参与者连接了区块链世界和现实世界，但相比于 NEST Protocol，其准确性和去中心化程度应当被质疑。

随着去中心化金融生态的发展，DeFi 1.0 已经无法满足市场的需求，尤其对于那些富有经验的市场参与者。因此，我们需要 DeFi 2.0，即 CoFi （Computable Finance）。

预言机可以部分解决当前去中心化金融生态难以进行风险计算的问题。最终，去中心化金融市场将允许参与者量化其风险因素，并可获得补偿或有合适的方法进行对冲。

就 CoFi 而言，我们需要从头建设这一生态，从预言机开始。从而使市场能够更具有吸引力，提供更加准确和及时的信息。

披露：Huobi DeFi Labs 向 CoFiX 提供了资金支持，该协议是由社区驱动的、基于 NEST oracle 的 DeFi 协议。

参考文献：

[1] Uniswap v2 Core https://uniswap.org/whitepaper.pdf [2] Bancor Protocol https://storage.googleapis.com/website-bancor/2018/04/01ba8253-bancor_protocol_whitepaper_en.pdf [3] The Math Behind PMM https://dodoex.github.io/docs/docs/math [4] NEST Protocol https://nestprotocol.org/doc/ennestwhitepaper.pdf [5] How Accurate the NEST Price Is https://nestprotocol.org/doc/NEST_Price_Performance.pdf [6] Trading Compensation of CoFiX https://cofix.io/doc/Trading_Compensation_CoFiX.pdf [7] CoFiX Product Documentation https://docs.cofix.io/